Introducing Ristretto: A High-Performance Go Cache

Ristretto 的性能表现与 Caffeine 相当，这是一个基于 Java 8 的高性能、近乎最优的缓存库。我们的测试表明，在多种工作负载下，Ristretto 的缓存命中率与 Caffeine 相当。这是一个重要的成果，因为在 Go 中实现类似的性能和功能是一个巨大的挑战。

总结一下，Ristretto 是一个高性能的 Go 缓存库，它具有以下特点：

并发性：支持多个 goroutine 同时访问缓存，避免争用和阻塞。
高缓存命中率：通过优化缓存策略，实现高缓存命中率。
内存有界：可以配置缓存的最大内存使用量，避免内存泄漏。
易扩展性：随着核心数量和 goroutine 数量的增加，性能良好。
对非随机密钥访问分布的支持（如 Zipf 分布）。
Ristretto 的设计和实现过程中关注了三个主要原则：快速访问、高并发性和抗争用、以及内存有界。通过对 Go 语言特性的充分利用和创新设计，Ristretto 成功实现了这些原则，并为 Go 社区提供了一个值得信赖的高性能缓存库。本文主要讨论了 Ristretto 缓存库的实现，优化和设计理念。以下是对文章的总结：

Ristretto 使用缓冲区来处理键，避免内容争用。背景 goroutines 从通道中捕获并处理 Set 操作。
Ristretto 采用最终一致性模型，Set 操作无法保证键会立即被应用到缓存中。
Ristretto 针对内容争用进行了优化，可以在高并发负载下保持良好的性能。
Ristretto 考虑了键值的内存成本，以实现更真实的缓存大小限制。
Ristretto 使用 TinyLFU 作为准入策略，对键的访问频率进行估计，以此决定是否将新项加入缓存。
当缓存达到容量时，Ristretto 通过采样 LFU 策略来决定驱逐哪些键。
Ristretto 使用布隆过滤器作为门卫，以避免 TinyLFU 被仅访问一次的键污染。
Ristretto 提供了丰富的缓存指标，以便分析和优化缓存的行为。通过减少 False Sharing，降低了指标收集的开销。
Ristretto 是一个高性能的 Go 缓存库，通过实现诸如准入策略、驱逐策略等功能，以适应各种不同的工作负载。同时，它还提供了详细的缓存指标，帮助我们了解缓存的行为并进行进一步优化。在这篇文章中，作者介绍了 Ristretto 缓存库，并与其他流行的 Go 缓存库进行了性能比较。Ristretto 使用采样的 LFU（最少使用频率）策略作为其淘汰策略。

对于性能指标，作者关注了命中率（Hit Ratios）和吞吐量（Throughput）。命中率是使用 Damian Gryski 的 cachetest 工具和自定义基准测试套件进行测量的。这些测试涵盖了不同类型的工作负载，如搜索、数据库、循环访问和 CODASYL 数据库访问。

吞吐量测试则使用了与之前博客文章相同的实用工具，生成大量的键，并在获取和设置之间在不同的 goroutines 之间切换。

在大多数工作负载下，Ristretto 的采样 LFU 策略表现得相当好。然而，在 LRU（最近最少使用）密集型的工作负载下，如 CODASYL 基准测试中，Ristretto 的性能受到了影响。作者提到了一篇名为 “Adaptive Software Cache Management” 的论文，探讨了如何将 LRU 和 LFU 结合起来以实现最佳性能。

作者对 Ristretto 的未来改进提出了一些建议，包括在主缓存段之前放置一个 LRU “窗口”，并使用爬山技术动态调整窗口大小，以最大化命中率。Caffeine 已经通过这种方法取得了很好的效果，作者认为 Ristretto 在未来也可以从中受益。

总之，作者的目标是创建一个与 Caffeine 竞争的缓存库。虽然尚未完全实现这个目标，但通过使用一些新技术，他们已经成功地创建了一个在 Go 领域中表现明显优于大多数其他缓存库的缓存库。Ristretto 将在未来几个月内整合到 Dgraph 和 Badger 中。